JPS59160308A - Piezoelectric ceramic vibrator for mechanical filter and mechanical filter using it - Google Patents
Piezoelectric ceramic vibrator for mechanical filter and mechanical filter using itInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 (1)発明の技術分野 本発明はメカニカルフィルタに関fる。[Detailed description of the invention] (1) Technical field of the invention The present invention relates to mechanical filters.
(2)技術の背景
信号あるいはデータの伝送におけるフィルタの役割は太
きい。例えがPCM [送装置におけるタイミング抽出
用フィルタとして重要な役割を果す。(2) Technical Background Filters play an important role in the transmission of signals or data. An example is PCM [plays an important role as a timing extraction filter in a transmission device.
このようなフィルタとして一般的にはLCフィルタすな
わち電気的フィルタが主流である。ところが、近年にお
けるLSI化の進行と共に各種部品の小形化、高安定度
化、高信頼度化等が強く要求されるようになシ、このよ
うな要求に対し前記LCフィルタでは最早機能不足とな
っている。そこで、このよりなT、 Cフィルタに代え
てメカニカルフィルタを用いる傾向が犬となってきた。Generally, LC filters, that is, electrical filters are mainstream as such filters. However, with the advancement of LSI in recent years, there has been a strong demand for smaller size, higher stability, and higher reliability of various parts, and the LC filters are no longer functional enough to meet these demands. ing. Therefore, there has been a growing trend to use mechanical filters in place of the more rigid T and C filters.
(3)従来技術と問題点
メカニカルフィルタは通常複数の振動子、結合子、支持
線等からなり、その振動子としては圧電材料を用いた振
動部品が有望である。特にPCM宅内装置等に組み込ま
れるタイミング抽出用フィルタは比較的低周波(約20
0 kHz )で用いられ、従来は縦振動モードの圧電
セラミック振動子を用いたメカニカルフィルタ(セラミ
ックフィルタ)が主に検討されてきた。然しこの種のセ
ラミックフィルタは安価であるという利点はあるものの
温度やニージンクに対する安定度に問題があり、また圧
電セラミック振動子を保持する支持線を圧電セラミック
の電極面に直接半田等で接続する方法しか採用し得ない
ことから電極面剥離等の問題が発生する可能性があり部
品の信頼性という点から難がある。また圧電セラミック
自身脆い材質であるので切断、研磨等の加工製造の工程
においてその取り扱いに十分留意する必要がある。(3) Prior Art and Problems Mechanical filters usually consist of a plurality of vibrators, couplers, support wires, etc., and vibrating parts using piezoelectric materials are promising as the vibrators. In particular, timing extraction filters built into PCM home equipment, etc. have relatively low frequencies (approximately 20
0 kHz), and conventionally, mechanical filters (ceramic filters) using piezoelectric ceramic vibrators in longitudinal vibration mode have been mainly studied. However, although this type of ceramic filter has the advantage of being inexpensive, it has problems with stability against temperature and knee shock, and there is also a method of connecting the support wire that holds the piezoelectric ceramic vibrator directly to the electrode surface of the piezoelectric ceramic using solder, etc. Since this method can only be used in a variety of ways, problems such as electrode surface peeling may occur, which poses a problem in terms of component reliability. Furthermore, since the piezoelectric ceramic itself is a brittle material, it is necessary to be careful in handling it during manufacturing processes such as cutting and polishing.
(4)発明の目的
本発明は前述した従来の問題点、欠点等に鑑み、安定度
、信頼度に優れ且つ製造容易人捜動子を有してなるメカ
ニカルフィルタを提供することを目的とするものである
。(4) Purpose of the Invention In view of the above-mentioned conventional problems and drawbacks, it is an object of the present invention to provide a mechanical filter having a human search element that is excellent in stability and reliability and easy to manufacture. It is something.
(5)発明の構成
上記目的を達成するために本発明は、複数の振動子とこ
れらの間に連結される結合子および支持線とからなるメ
カニカルフィルタにおいて、複数の前記振動すの各々が
、矩形の板状をなし、予め所定方向に分極された圧電セ
ラミックと、該圧電セラミックの上面および下面にそれ
ぞれ電極として接合され且つ共に恒弾性金属材料からな
る一対の金属薄片とを含んで構成されること全特徴とす
るものである。(5) Structure of the Invention In order to achieve the above object, the present invention provides a mechanical filter comprising a plurality of vibrators, a coupler and a support wire connected between them, in which each of the plurality of vibrators has the following features: It is composed of a piezoelectric ceramic having a rectangular plate shape and polarized in a predetermined direction in advance, and a pair of metal thin pieces made of a constant elastic metal material and bonded as electrodes to the upper and lower surfaces of the piezoelectric ceramic, respectively. This is a feature of the entire system.
(6)発明の実施例
以下図面に従って本発明を説明する。なお、ここでは、
縦振動子を例にとって説明する。(6) Examples of the Invention The present invention will be explained below with reference to the drawings. In addition, here,
This will be explained using a longitudinal vibrator as an example.
第1図はメカニカルフィルタに用いる縦振動子として本
発明に最も近い形式の従来の縦振動子を示す斜視図であ
る。本図において、1oは縦振動子であυ圧電セラミッ
ク11をベースにしてなる。FIG. 1 is a perspective view showing a conventional vertical vibrator of the type closest to the present invention as a vertical vibrator used in a mechanical filter. In this figure, 1o is a longitudinal vibrator which is based on υ piezoelectric ceramic 11.
圧電セラミック11はその厚み方向に分極される。The piezoelectric ceramic 11 is polarized in its thickness direction.
この分極は図中矢印Aとして示される。なお、圧電セラ
ミックは一般にこのような分極処理を施して使用される
のが普通である。これは、電界の変化に対してリニアな
歪を生成させるためである。This polarization is shown as arrow A in the figure. Note that piezoelectric ceramics are generally used after being subjected to such polarization treatment. This is to generate linear distortion with respect to changes in the electric field.
この電界は、圧電セラミック11の上面および下面に形
成された金属薄膜12.12’ (上面側のみ示す)を
両電極として交流電圧を印加することによ多形成される
。すなわち、第1図に示す縦振動子は、電界の方向に対
して直角方向に変位する横効果を利用したものである。This electric field is generated by applying an alternating current voltage to the metal thin films 12 and 12' (only the top side shown) formed on the top and bottom surfaces of the piezoelectric ceramic 11 as both electrodes. That is, the longitudinal vibrator shown in FIG. 1 utilizes the transverse effect of displacement in a direction perpendicular to the direction of the electric field.
この交流電圧は、リード線13および13′を通して与
えられる。この場合、リード線13.13’は、半田接
合等によシ金属薄膜12 、12’にそれぞれ接続され
る。This alternating voltage is applied through leads 13 and 13'. In this case, the lead wires 13, 13' are connected to the metal thin films 12, 12', respectively, by solder joints or the like.
第2図は本発明のメカニカルフィルタに用いる縦振動子
を示す斜視図である。なお全図を通じて相互に同一の構
成要素には同一の参照番号又は記号を付して示す。本発
明のメカニカルフィルタに用いる縦振動子20は、図か
ら明らかなように第1図の縦振動子10の上面および下
面にさらに金属薄片21および21′を設けたものに相
当する。FIG. 2 is a perspective view showing a longitudinal vibrator used in the mechanical filter of the present invention. Note that the same reference numbers or symbols are given to the same components throughout the drawings. As is clear from the figure, the vertical vibrator 20 used in the mechanical filter of the present invention corresponds to the vertical vibrator 10 shown in FIG. 1 with thin metal pieces 21 and 21' further provided on the upper and lower surfaces.
これらが電極として働くため、リード線13 、13’
は、第1図の金属薄膜12.12’ではなく、これら金
属薄片21 、21’の一部にそれぞれ接続される。Since these act as electrodes, the lead wires 13 and 13'
are connected to parts of these metal foils 21 and 21', respectively, rather than to the metal thin films 12 and 12' in FIG.
さらにこれら金属薄片21又は21′を介して後述する
結合子、支持線が接合することになる。Further, a connector and a support wire, which will be described later, are connected via these thin metal pieces 21 or 21'.
第1図の場合、前記リード線、結合子、支持線が金属薄
膜12 、12’に対して接合されるため、主として強
度上不利であシ、メカニカルフィルタの縦振動子として
は製造上の難点があり、又、安定度、信頼度においても
不利である。ところが本発明によれば第2図のように金
属薄片(金属薄膜ではない)全導入したので、上記の難
点や不利は−掃される。そして注目すべきことは、これ
ら金属薄片がそのような難点や不利を単に一掃するに止
1らず後述する新たな効果をも生みだすことである。In the case of FIG. 1, the lead wires, connectors, and support wires are bonded to the metal thin films 12 and 12', which is disadvantageous mainly in terms of strength, and is difficult to manufacture as a longitudinal vibrator for a mechanical filter. It is also disadvantageous in terms of stability and reliability. However, according to the present invention, as shown in FIG. 2, all metal flakes (not metal thin films) are introduced, so the above-mentioned difficulties and disadvantages are eliminated. What should be noted is that these metal flakes do not just eliminate these difficulties and disadvantages, but also produce new effects, which will be described later.
金属薄片21.21’は相互に同一形状である。The metal foils 21, 21' have the same shape.
要するに全く同じものを圧電セラミック11の上面およ
び下面に設ける。もしこれら金属薄片21゜21′が相
互に同じものでないと、純粋に圧電セラミック11の長
さ方向のみの振動が得られず、不要な屈曲振動を生じさ
せてしまう。又、金属薄片21.21’は恒弾性金属材
料からなる。一般に恒弾性金属の熱処理温度を適当に変
えることにより、恒弾性金属材料の周波数温度係数を制
御できることが知られている。この技術を利用し、例え
ば今A%に圧電セラミックの周波数温度係数が正のある
値を有するとすれば、恒弾性金属材料の温度係数が負に
なるように熱処理温度を調整し、圧電セラミックと恒弾
性金属板から成る複合振動子の周波数温度係数が零温度
係数であるようにすることができる。結局、金属薄片2
1.21’と圧電セラミック11の複合振動子として温
度補償を可能にする。さらに又、これら金属薄片21.
21’の各中心は、圧電セラミック11の中心に一致せ
しめられる。前記の不要な屈曲振動を生じさせないため
である。そして、これら金属薄片21.21’の全長は
圧電セラミックの全長よシも短くする。この場合、これ
ら金属薄片21.21’の全長と圧電セラミックの全長
とを一致させる(つまり、これら金属薄片の間に圧電セ
ラミックを挾んでサンドウィッチ構造とする)というこ
とも考えられるが、本発明ではあえて両者の全長に差を
設ける。これは、メカニカルフィルタとしてこれらを構
成したとき、インピーダンス調整が簡単、3次のスジリ
アスの除去が簡単という利点があるからである(後述)
。In short, exactly the same thing is provided on the top and bottom surfaces of the piezoelectric ceramic 11. If these thin metal pieces 21° and 21' are not the same, vibrations purely in the longitudinal direction of the piezoelectric ceramic 11 cannot be obtained, and unnecessary bending vibrations will occur. Further, the metal flakes 21 and 21' are made of a constant elastic metal material. It is generally known that the frequency temperature coefficient of a constant modulus metal material can be controlled by appropriately changing the heat treatment temperature of the constant modulus metal. Using this technique, for example, if the frequency temperature coefficient of the piezoelectric ceramic has a positive value at A%, the heat treatment temperature is adjusted so that the temperature coefficient of the constant modulus metal material becomes negative, and the piezoelectric ceramic The frequency temperature coefficient of the composite vibrator made of a constant elastic metal plate can be made to be zero temperature coefficient. In the end, metal flake 2
1.21' and piezoelectric ceramic 11 enables temperature compensation. Furthermore, these metal flakes 21.
Each center of 21' is made to coincide with the center of piezoelectric ceramic 11. This is to prevent unnecessary bending vibrations from occurring. The total length of these thin metal pieces 21, 21' is also shorter than the total length of the piezoelectric ceramic. In this case, it is conceivable to make the total length of these thin metal pieces 21 and 21' match the total length of the piezoelectric ceramic (that is, to sandwich the piezoelectric ceramic between these thin metal pieces to form a sandwich structure), but in the present invention, We purposely created a difference in the total length of the two. This is because when these are configured as mechanical filters, they have the advantage of easy impedance adjustment and easy removal of third-order streaks (described later).
.
上述したように構成された縦振動子20(第2図)のリ
ード線13および13′間に交流電圧を印加すると、該
縦振動子20は所定周波数の縦第1次モードのもとに励
振される。実際にはその第1次モード以外に高次の奇数
次モードでも励振される。ただし、これらの励振はスジ
リアスである。When an AC voltage is applied between the lead wires 13 and 13' of the longitudinal vibrator 20 (FIG. 2) configured as described above, the longitudinal vibrator 20 is excited under the first longitudinal mode of a predetermined frequency. be done. In fact, in addition to the first mode, higher odd-order modes are also excited. However, these excitations are streaky.
第3図は第2図に示した縦振動子20の周波数応答特性
を示すグラフであシ、その横軸は周波数fを示し、縦軸
は減衰量Loanを示す。本図において応答波形り、、
L3およびL5はそれぞれ縦振動の第1モード、第3モ
ードおよび第5次モードを表わす。なお、金属薄片21
.21’が相互に同一形状であり、同一配置になってい
るから縦奇数次モード以外のスジリアスは現われない。FIG. 3 is a graph showing the frequency response characteristics of the longitudinal vibrator 20 shown in FIG. 2, in which the horizontal axis shows the frequency f, and the vertical axis shows the attenuation amount Loan. In this figure, the response waveform is
L3 and L5 represent the first mode, third mode, and fifth mode of longitudinal vibration, respectively. In addition, the metal thin piece 21
.. 21' have the same shape and are arranged in the same manner, so that streaks other than the vertical odd-order mode do not appear.
第4図は第2図の縦振動子20を用いてなる本発明のメ
カニカルフィルタの一実施例を示す斜視図である。検数
の縦振動子として2つの場合を示し、各々をサフィック
スa、bによシ区別している。本図中の41は支持線で
あシ、縦振動子20aおよび20bi機械的に支持する
役目を果す。従って各縦動子のノードにおいて連結され
る。このノードは金属薄片21a′および21b’の各
中心位置にある。又、42は結合子である。なお、この
結合子42は、一対の金属薄片21a’、21b’を結
ぶものであれば複数本であってもよい。然しなから、結
合子42で、金属薄片21a’、21b’間を結んだ上
で、金属薄片21a 、 21b 間を結合子で結ぶ
ことは許されない。これは、入出力間が短絡するからで
ある。該ノード以外の位置において金属薄片218′お
よび21b′に接合される。“この結合子42は屈曲振
動モードで励振される。かくして構成されるメカニカル
フィルタ40における信号入力側はINであシ、フィル
タされた出力を出力側OUTより得る。FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment of the mechanical filter of the present invention using the vertical vibrator 20 of FIG. 2. FIG. Two cases are shown as longitudinal oscillators for counting, and each is distinguished by the suffix a and b. 41 in this figure is a support line, which plays the role of mechanically supporting the vertical vibrators 20a and 20bi. Therefore, they are connected at the nodes of each longitudinal child. This node is located at the center of each of the metal flakes 21a' and 21b'. Further, 42 is a connector. Note that a plurality of connectors 42 may be provided as long as they connect the pair of thin metal pieces 21a' and 21b'. However, it is not allowed to connect the thin metal pieces 21a', 21b' with the connector 42 and then connect the thin metal pieces 21a, 21b with the connector. This is because the input and output are short-circuited. It is joined to the thin metal pieces 218' and 21b' at a position other than the node. "This coupler 42 is excited in a bending vibration mode. The signal input side of the mechanical filter 40 configured in this way is IN, and the filtered output is obtained from the output side OUT.
第4図のように構成されたメカニカルフィルタ40は以
下に述べる格別な効果を生じさせる。第1の効果はイン
ピーダンス調整が簡単であるということである。近年の
LSI化に伴い、このメカニカルフィルタ40の入力イ
ンピーダンスZinおよび出力インピーダンスZouj
O間に差をつけることがしばしば要求される。具体的に
はZin(Zoutである。これは、メカニカルフィル
タ400Å力側および出力側にLSI化されたC−MO
8回路が接続される場合に、メカニカルフィルタ40で
の電圧減衰をなるべく小さく抑えるという設計上の要請
に基づく条件である。The mechanical filter 40 configured as shown in FIG. 4 produces the special effects described below. The first effect is that impedance adjustment is easy. With the recent trend toward LSI, the input impedance Zin and output impedance Zouj of this mechanical filter 40
It is often required to differentiate between O. Specifically, it is Zin (Zout).
This condition is based on a design requirement to suppress voltage attenuation in the mechanical filter 40 as small as possible when eight circuits are connected.
上記第1の効果を生じさせる理由について説明する。第
5図は第4図に示した縦撮動子20aの断面図であシ、
圧電セラミックIlaの長さ方向に切断した場合を示す
。第6図は第4図に示した縦振動子20bの断面図であ
り、断面の方向は第5図の場合と同じである。入力イン
ピーダンスZinに係る側の縦振動子20a(第5図)
と出力インピーダンスZ □utに係る側の縦撮動子2
0b(第6図)との違いはスリブ)Sの有無にある。こ
のスリットSは例えばレーザにより簡単に形成でき、こ
れによ!llSの両側の金属薄膜同士の導通が断たれる
。スリットSが無い場合(第5図)、電極の全長はLp
であシ、スリットSがある場合(第6図〕電極の全長は
TJMである。ここにLP>LMであるがこの長短の差
は、zlnとZoutの大小に関係する。The reason for producing the above first effect will be explained. FIG. 5 is a sectional view of the vertical camera 20a shown in FIG.
A case where the piezoelectric ceramic Ila is cut in the length direction is shown. FIG. 6 is a sectional view of the longitudinal vibrator 20b shown in FIG. 4, and the direction of the cross section is the same as that in FIG. 5. Vertical vibrator 20a on the side related to input impedance Zin (Fig. 5)
and output impedance Z □vertical camera element 2 on the side related to ut
The difference from 0b (Fig. 6) lies in the presence or absence of the sleeve S. This slit S can be easily formed using a laser, for example. The conduction between the metal thin films on both sides of llS is cut off. When there is no slit S (Fig. 5), the total length of the electrode is Lp
If there is a slit S (FIG. 6), the total length of the electrode is TJM. Here, LP>LM, and the difference in length is related to the magnitude of zln and Zout.
なお、第7図は第5図の縦振動子20aと第6図の縦振
動子20bに共通な等価回路図である。本図においてL
は等価インダクタンス成分、Cは等価容量成分、Cdは
制動容量、Rは等価抵抗を示し、共振周波数frは、
で定まる。なお、第5図の場合のfrも、第6図の場合
のfrも同じである。なぜなら、縦振動圧電セラミック
の振動周波数はその全長にのみ依存するからである(圧
電セラミ′ツクllaとllbの全長は同じ)。ここで
、圧電セラミックと金属薄片の寸法を一定とした場合、
第5図と第6図の等価インダクタンス(L)の大小を比
較すると、第5図のスリットSが無い場合の方が電極面
積が大きいから、電気−機械の変換効率が良く、Lは小
さくなる。すなわち、スリットSが無い場合の等価イン
ダクタンス(Zinを決定)は、スリットSがある場合
の等価インダクタンス(Zout k決定)に比して小
でちゃ、所期のZin (Zoutが成立する。Note that FIG. 7 is an equivalent circuit diagram common to the vertical vibrator 20a of FIG. 5 and the vertical vibrator 20b of FIG. 6. In this diagram, L
is an equivalent inductance component, C is an equivalent capacitance component, Cd is a damping capacitance, R is an equivalent resistance, and the resonance frequency fr is determined by the following. Note that fr in the case of FIG. 5 and fr in the case of FIG. 6 are the same. This is because the vibration frequency of a longitudinally vibrating piezoelectric ceramic depends only on its total length (the total lengths of the piezoelectric ceramics 11a and 11b are the same). Here, if the dimensions of the piezoelectric ceramic and the metal flake are constant,
Comparing the magnitude of the equivalent inductance (L) in Figures 5 and 6, the electrode area is larger in the case without the slit S in Figure 5, so the electrical-mechanical conversion efficiency is better and L is smaller. . That is, if the equivalent inductance without the slit S (determining Zin) is smaller than the equivalent inductance with the slit S (determining Zout k), the desired Zin (Zout) is established.
これは単にスリットSの有無によって満足されることに
注目すべきである。It should be noted that this is satisfied simply by the presence or absence of the slit S.
次に、第4図のように構成されたメカニカルフィルタ4
0によって得られる第2の効果について述べる。この第
2の効果とは、第3次のスゲリアスモードが簡単に抑圧
できることである。結論がら言えば、第6図におけるL
PとLMの関係を、LM″= a Lp
に選べば良いことである。実用上、メカニカルフィルタ
としては出力側の縦振動子にのみその関係を満足させれ
ば十分である。既述のように金属薄片の間に圧電セラミ
ック(各々の全長は全て同一)を挾み込むサンドウィッ
チ構造としたとすると、LMとLPの関係をLM辷zL
Pに設定することは不゛ 3
可能である。Next, a mechanical filter 4 configured as shown in FIG.
The second effect obtained by 0 will be described. This second effect is that the third-order sgelious mode can be easily suppressed. In conclusion, L in Figure 6
It is sufficient to select the relationship between P and LM as LM″= a Lp.Practically speaking, as a mechanical filter, it is sufficient to satisfy this relationship only for the longitudinal oscillator on the output side.As mentioned above, If we assume a sandwich structure in which a piezoelectric ceramic (the total length of each is the same) is sandwiched between thin metal pieces, the relationship between LM and LP can be expressed as LM x L
It is possible to set it to P.
第8図はLM≠a Lp を満足させた第4図のメカ
ニカルフィルタ40の周波数応答特性を示すグラフであ
シ、その横軸と縦軸は第3図と同様に周波数fおよび減
衰t LO8B ’l:示す。本グラフに示すとおシ、
第3次のスプリアスモードL3は顕著に抑圧されている
。又、第5次のスゲリアスモードL5 もメカニカルフ
ィルタとしての機能にょシ相当抑圧されている。FIG. 8 is a graph showing the frequency response characteristics of the mechanical filter 40 of FIG. 4 that satisfies LM≠a Lp, and its horizontal and vertical axes are the frequency f and the attenuation t LO8B' as in FIG. 3. l: Show. As shown in this graph,
The third-order spurious mode L3 is significantly suppressed. Furthermore, the fifth-order surgical mode L5 is also considerably suppressed in its function as a mechanical filter.
第9図は第3次のスプリアスモードが顕著に抑圧される
ことの理由を説明するために用いるグラフであり、その
横軸には[をとり(Lは圧電セラミック(11a、11
b )の全長、Xはその中間位置の長さである)、縦軸
には圧電セラミック(lla、llb )に現われる歪
りをとって示す。Figure 9 is a graph used to explain the reason why the third-order spurious mode is significantly suppressed.
b), X is the length at the intermediate position), and the vertical axis represents the strain appearing in the piezoelectric ceramic (lla, llb).
そもそも、圧電セラミックは機械的歪=交流電圧という
変換を行うものであシ、この機械的歪により正または負
の電荷が誘起されることを利用している。そうすると、
第3次の励振モードにのみ着目すると、+側の歪によっ
て誘起される十の総電荷量(ハツチング領域91で示す
)と−側の歪によって誘起される−の総電荷量(ハツチ
ング領域92.93で示す)とが相殺し、結局誘起電荷
は零となる。つまシ第3次の励振モードに関してはフィ
ルタ出力として現われないことになる。これが第3次の
スゲリアスモードが抑圧される理由である。To begin with, piezoelectric ceramics convert mechanical strain into alternating current voltage, and utilize the fact that positive or negative charges are induced by this mechanical strain. Then,
Focusing only on the third-order excitation mode, the total amount of charges induced by strain on the + side (indicated by hatched region 91) and the total amount of charges induced by strain on the negative side (shown by hatched region 92. 93) cancel each other out, and the induced charge eventually becomes zero. The third-order excitation mode will not appear as a filter output. This is the reason why the third-order Sgelius mode is suppressed.
(7)発明の詳細
な説明したように本発明によれば、安定度、信頼度に優
れ且つ製造容易であると共に、インピーダンス調整が簡
単でしかも第3次のスプリアスモードも簡単に抑圧でき
るという格別の効果を備えたメカニカルフィルタが実現
される。(7) As described in detail, the present invention is exceptional in that it has excellent stability and reliability, is easy to manufacture, is easy to adjust impedance, and can easily suppress the third-order spurious mode. A mechanical filter with the following effects is realized.
第1図はメカニカルフィルタに用いる縦振動子として本
発明に最も近い形式の従来の縦振動子を示す斜視図、第
2図は本発明のメカニカルフィルタに用いる縦振動子を
示す斜視図、第3図は第2図に示した縦振動子200周
波数応答特性を示すグ・ラフ、第4図は第2図の縦振動
子20を用いてなる本発明のメカニカルフィルタの一実
施例を示す斜視図、第5図は第4図に示した縦振動子2
0aの断面図、第6図は第4図に示した縦振動子20b
の断面図、第7図は第5図の縦振動子20aと第6図の
縦振動子20bに共通な等価回路図、第8図はLM−a
Lp k満足させた第4図のメカニカルフィルタ40
0周波数応答特性を示すグラフ、第9図は第3次のスプ
リアスモードが顕著に抑圧されることの理由を説明する
ために用いるグラフである。
11a、11b・・・圧電セラミック、12a、12a
’。
12b 、 12b’ ・・・金属薄膜、20 a 、
20 b−・−に/f:振動子、21 a +21a
’t 21 b + 21b’ ・・・金属薄片、41
・・・支持線、42・・・結合子、S・・・スリット。
特許出願人
富士通株式会社
特許出願代理人
弁理士青水 朗
弁理士西舘和之
弁理士 内 1)幸 男
弁理士 山 口 昭 之
第1図
現
ハ
第2図 や
第3図
f−+
第5図
Z桓
414/FIG. 1 is a perspective view showing a conventional vertical vibrator of the type closest to the present invention as a vertical vibrator used in a mechanical filter, FIG. 2 is a perspective view showing a vertical vibrator used in the mechanical filter of the present invention, and FIG. The figure is a graph showing the frequency response characteristics of the vertical vibrator 200 shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment of the mechanical filter of the present invention using the vertical vibrator 20 shown in FIG. , FIG. 5 shows the longitudinal vibrator 2 shown in FIG.
0a, FIG. 6 is the longitudinal vibrator 20b shown in FIG.
, FIG. 7 is an equivalent circuit diagram common to the longitudinal vibrator 20a in FIG. 5 and the vertical vibrator 20b in FIG. 6, and FIG.
Mechanical filter 40 in Fig. 4 that satisfies Lp k
FIG. 9, a graph showing the zero frequency response characteristic, is a graph used to explain the reason why the third-order spurious mode is significantly suppressed. 11a, 11b...piezoelectric ceramic, 12a, 12a
'. 12b, 12b'...metal thin film, 20a,
20 b-・-/f: vibrator, 21 a +21a
't 21 b + 21b'...Metal thin piece, 41
...Support line, 42...Connector, S...Slit. Patent Applicant: Fujitsu Limited, Patent Application Agent, Patent Attorney: Roo Aomi, Patent Attorney: Kazuyuki Nishidate, Patent Attorney (1) Yukio Patent Attorney: Akira Yamaguchi, Figure 1, Figure 2, Figure 3, f-+ Figure 5 Z kan414/
Claims (1)
び支持線とからなるメカニカルフィルタにお、いて、複
数の前記振動子の各々が、予め所定方向に分極された圧
電セラミックと、該圧電セラミックの上面および下面に
それぞれ接合され且つ共に恒弾性金属材料からなる一対
の金属薄片とを含んで構成されること全特徴とするメカ
ニカルフィルタ。 2、前記圧電セラミックが横効果を利用し且つ予め厚さ
方向に分極され、該圧電セラミックの上面および下面の
全面にそれぞれ金属薄膜が形成され、前記一対の金属薄
片が相互に同一形状で、さらにその全長が前記圧電セラ
ミックの全長より短く、その中心が該圧電セラミックの
中心に一致するように配置され、前記支持線が該金属薄
片の中心位置において該一対の金属薄片の一方に接合さ
れ、又、前記結合子が該金属薄片の中心位置以外の位置
において、該一対の金属薄片の一方に接合され、屈曲撮
動モードで励振される特許請求の範囲第1項記載のメカ
ニカルフィルタ。 3、前記複数の振動子の少なくとも一方において、前記
圧電セラミックの全長t、pに対し各前記金属薄片の全
長LMが、LM キーL p を満足する特許請求の範
囲第2項記載のメカニカルフィルタ。 4、前記複数の振動子の少なくとも一方において、各前
記金属薄膜に対し、各前記金属薄片の各端面に平行して
スリットを設ける特許請求の範囲第2項記載のメカニカ
ルフィルタ。[Claims] 1. In a mechanical filter consisting of a plurality of oscillators and a coupler and a support wire connected between them, each of the plurality of oscillators is polarized in a predetermined direction. 1. A mechanical filter comprising: a piezoelectric ceramic; and a pair of thin metal pieces each made of a constant-modulus metal material and bonded to an upper surface and a lower surface of the piezoelectric ceramic, respectively. 2. The piezoelectric ceramic is polarized in advance in the thickness direction using a transverse effect, metal thin films are formed on the entire upper and lower surfaces of the piezoelectric ceramic, and the pair of metal thin pieces have the same shape, and The total length thereof is shorter than the total length of the piezoelectric ceramic, and the support wire is arranged so that its center coincides with the center of the piezoelectric ceramic, and the support wire is joined to one of the pair of thin metal pieces at the center position of the thin metal piece, and 2. The mechanical filter according to claim 1, wherein the connector is joined to one of the pair of metal thin pieces at a position other than the center position of the metal thin pieces, and is excited in a bending imaging mode. 3. The mechanical filter according to claim 2, wherein in at least one of the plurality of vibrators, the total length LM of each of the metal thin pieces satisfies the LM key L p with respect to the total lengths t and p of the piezoelectric ceramic. 4. The mechanical filter according to claim 2, wherein in at least one of the plurality of vibrators, a slit is provided in each of the metal thin films in parallel with each end face of each of the metal thin pieces.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3293683A JPS59160308A (en) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | Piezoelectric ceramic vibrator for mechanical filter and mechanical filter using it |
| US06/582,768 US4555682A (en) | 1983-03-02 | 1984-02-23 | Mechanical filter |
| NO840713A NO165619C (en) | 1983-03-02 | 1984-02-24 | MECHANICAL FILTER. |
| EP84301264A EP0118272B1 (en) | 1983-03-02 | 1984-02-27 | Mechanically coupled electrical filter |
| DE8484301264T DE3483398D1 (en) | 1983-03-02 | 1984-02-27 | ELECTROMECHANICAL FILTER WITH MECHANICALLY COUPLED RESONATORS. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3293683A JPS59160308A (en) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | Piezoelectric ceramic vibrator for mechanical filter and mechanical filter using it |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59160308A true JPS59160308A (en) | 1984-09-11 |
| JPH0259650B2 JPH0259650B2 (en) | 1990-12-13 |
Family
ID=12372818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3293683A Granted JPS59160308A (en) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | Piezoelectric ceramic vibrator for mechanical filter and mechanical filter using it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59160308A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007510386A (en) * | 2003-10-30 | 2007-04-19 | アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー(シンガポール)プライベート・リミテッド | Temperature compensated piezoelectric thin film resonator (FBAR) device |
-
1983
- 1983-03-02 JP JP3293683A patent/JPS59160308A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007510386A (en) * | 2003-10-30 | 2007-04-19 | アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー(シンガポール)プライベート・リミテッド | Temperature compensated piezoelectric thin film resonator (FBAR) device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0259650B2 (en) | 1990-12-13 |
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